为了实现对中小型复杂零件高精度的完整测量,本文提出了一种由线结构光测头、三坐标测量机和两个回转工作台组成的五轴扫描测量系统。该系统通过两个回转工作台带动被测物体旋转,使线结构光测头能够测量到物体四周和顶部的各个区域。首先建立了数据自动拼接的数学模型,并提出了五轴测量系统的标定方法,然后通过测量实验,证明了该系统能在一次装夹下完成对复杂物体的高精度完整测量。本文的研究内容主要有以下几个方面:1.利用已有的线结构光测头内参数标定技术,结合基于标准球的线结构光测头外参数标定方法,实现了对线结构光传感器的标定。2.建立了从二维光平面坐标系到指定三维转台坐标系的变换模型,实现了将摄像机图像的二维数据转换为指定转台坐标系的三维数据。3.提出了一种基于标准球的转台系统标定方法。该方法利用固定在转台上的标准球作为标定器具,通过测量标准球球心在转台转过不同角度后的位置来获取标定点,从而求出系统模型中的未知参数,实现对转台系统的标定。4.在Windows XP系统平台上,运用Visual C++6.0软件开发环境,结合各硬件驱动程序开发了线结构光五轴扫描测量系统的控制软件。通过软件对各个硬件进行控制,可以实现结构光传感器的标定、转台系统的标定和测量等功能。本文的创新之处在于提出了一种基于三坐标测量机的五轴测量结构,建立了从二维像平面坐标系到指定三维转台坐标系的转换模型,并且提出了利用标准球标定转台系统的方法。